交通工程學(xué)(第5講)

第5講道路通行能力

交通與物流工程系交通工程教研室紀英

10/10/20231第1頁1、概述通行能力又稱為交通容量，通行能力是伴隨道路路線、等級、線型、交通管理和交通情況不一樣而變化參數(shù)。假如某交叉口管理不善通行能力就也許大，路段通行能力再高也發(fā)揮不了作用（見圖）。釘子戶釘子戶10/10/20232第2頁2、道路通行能力與服務(wù)水平

通行能力—反應(yīng)道路服務(wù)數(shù)量與能力指標。服務(wù)水平—反應(yīng)道路服務(wù)質(zhì)量與滿意度指標。通行能力基本概念：道路通行能力是指道路上某一點某一車道或某一斷面處，單位時間內(nèi)也許通過最大交通實體（車輛或行人）數(shù)，亦稱道路通行能量，用輛/h或用輛/晝夜或輛/秒表達，車輛多指小汽車，當有其他車輛混入時，均采取等效通行能力當量標準車輛（小汽車）為單位（pcu）。10/10/20233第3頁2、道路通行能力與服務(wù)水平道路通行能力分類：基本通行能力：是指在抱負道路、交通、控制及環(huán)境條件下，道路一組成部分一車行道或一車行道對上述諸條件有代表性均勻路段上或一端面上，無論服務(wù)水平如何，1h所能通過車輛最大車輛數(shù)。10/10/20234第4頁2、道路通行能力與服務(wù)水平實際通行能力：是指在實際道路、交通、控制及環(huán)境條件下，道路一組成部分一車行道或一車行道對上述諸條件有代表性均勻路段上或一端面上，無論服務(wù)水平如何，1h所能通過車輛最大車輛數(shù)。10/10/20235第5頁2、道路通行能力與服務(wù)水平設(shè)計通行能力：是指在預(yù)測道路、交通、控制及環(huán)境條件下，一設(shè)計中道路一組成部分一車行道或一車行道對上述諸條件有代表性均勻路段上或一端面上，在所選用設(shè)計服務(wù)水平下，1h所能通過車輛最大車輛數(shù)。10/10/20236第6頁2、道路通行能力與服務(wù)水平影響通行能力原因：道路條件：是指街道或馬路幾何條件，包括交通設(shè)施種類、性質(zhì)及其形成環(huán)境，每個方向車道數(shù)、車道和路肩寬度、側(cè)向凈空以及平面縱面線形等。交通條件：是指使用車道路交通流特性設(shè)計速度、客車、貨車、大車、小車、長途短途等交通組成和分布，車道中交通流量，流向及方向分布等。10/10/20237第7頁管制條件：是指道路管制設(shè)施裝備類型、管理體制層次，交通信號位置、種類、配時等影響通行能力關(guān)鍵性管制條件，其他尚有停車讓路標志、車道使用限制，轉(zhuǎn)彎禁限等措施。其他條件：有氣候、溫度、地形、風(fēng)力、心理等原因。但其中直接影響通行能力數(shù)值主要原因有：車行道寬度及側(cè)向凈空，車行道數(shù)量、交通組成、駕駛員特性、道路縱坡、橫向干擾與視距等。2、道路通行能力與服務(wù)水平10/10/20238第8頁2、道路通行能力與服務(wù)水平道路通行能力作用：通過道路通行能力和設(shè)計交通量詳細分析，能夠正確地確定新建道路等級、性質(zhì)、主要技術(shù)指標和線形幾何要素;通過對現(xiàn)有道路通行能力觀測、分析、評定，并與現(xiàn)有交通量對比，能夠確定現(xiàn)有道路系統(tǒng)或某一路段所存在問題，針對問題提出改善方案或措施，作為老路或舊街改建主要根據(jù);道路通行能力能夠作為鐵路、馬路、水運、空運等多種方式方案比選與采取根據(jù);10/10/20239第9頁2、道路通行能力與服務(wù)水平道路通行能力分類較長路段通暢無阻連續(xù)行駛車流通行能力，一般稱為路段通行能力，它是所有道路交通系統(tǒng)都必須考慮;在有橫向干擾條件下，時通時斷、不連續(xù)車流通行能力，如具有平面信號交叉口都市道路通行能力;在合流、分流或交叉運行狀態(tài)下通行能力，如各類匝道收費口及其附近連接段通行能力;交錯運行狀態(tài)下通行能力，如立體交叉各類匝道、常規(guī)環(huán)道上車流通行能力。10/10/202310第10頁2、道路通行能力與服務(wù)水平服務(wù)水平概念：服務(wù)水平是指道路使用者從道路情況、交通與管制條件、道路環(huán)境等方面也許得到服務(wù)程度或服務(wù)質(zhì)量。如能夠提供行車速度、舒適、方便、駕駛員視野，以及經(jīng)濟安全等方面所能得到實際效果與服務(wù)程度。10/10/202311第11頁2、道路通行能力與服務(wù)水平服務(wù)水平劃分標準：行車速度和運行時間;車輛行駛時自由程度（通暢性）;交通受阻或受干擾程度，以及行車延誤和每公里停車次數(shù)等;行車安全性（事故率和經(jīng)濟損失等）;行車舒適性和乘客滿意程度;最大密度，每車道每公里范圍內(nèi)車輛最大密度;經(jīng)濟性（行駛費用）。10/10/202312第12頁道路服務(wù)水平分級我國分為四個等級：一、二、三、四級美國定為6個等級：A、B、C、D、E、F

2、道路通行能力與服務(wù)水平10/10/202313第13頁3、路段通行能力

（1）基本通行能力：或稱抱負通行能力是指道路與交通處于抱負情況下，每一條車道（或每一條道路）在單位時間內(nèi)能夠通過最大交通量。抱負條件：抱負道路條件：主要是車道寬度應(yīng)大于3.65m（我國馬路則定為3.75m），路旁側(cè)向余寬大于1.75m，縱坡平緩，并有開闊視野、良好平面線形和路面狀況。抱負交通條件：主要是車輛組成為單一標準型汽車，在一條車道上以相同速度連續(xù)不停地行駛，各車輛之間保持與車速相適應(yīng)最小車頭間隔，且無任何方向上干擾。10/10/202314第14頁3、路段通行能力

（2）實際通行能力：實際通行能力指是在實際道路和交通條件下，單位時間內(nèi)通過道路上某一點最大也許交通量。計算實際通行能力是以基本通行能力為基礎(chǔ)，考慮到實際地形、道路和交通情況，確定其修正系數(shù)，再以此修正系數(shù)乘此前述基本通行能力，即得實際道路、交通在一定環(huán)境條件下通行能力。10/10/202315第15頁3、路段通行能力（3）影響通行能力修正系數(shù)①道路條件修正車道寬度修正系數(shù)fw側(cè)向凈空受限修正系數(shù)fcw

縱坡度修正系數(shù)fHV視距不足修正系數(shù)S1

沿途條件修正系數(shù)S2

10/10/202316第16頁3、路段通行能力

②交通條件修正交通條件修正主要是指車輛組成，尤其是混合交通情況下，車輛類型眾多，大小不一，占用道路面積不一樣，性能不一樣，速度不一樣，互相干擾大，嚴重影響了道路通行能力，因而需將不一樣類型車輛換算成同一車型，即包括到車輛換算系數(shù)。10/10/202317第17頁3、路段通行能力規(guī)劃（設(shè)計）通行能力：設(shè)計通行能力或稱規(guī)劃通行能力，是指道路根據(jù)使用要求不一樣，按不一樣服務(wù)水平條件下所具有通行能力，也就是要求道路所承當服務(wù)交通量，一般作為道路規(guī)劃和設(shè)計根據(jù)。計算：只要確定道路實際通行能力（Co），再乘以預(yù)先給定服務(wù)水平服務(wù)交通量與通行能力之比（v/c），就得到規(guī)劃（設(shè)計）通行能力，即：

C規(guī)劃(設(shè)計)=Co×v/c10/10/202318第18頁4、高速馬路交錯區(qū)通行能力

概述

由于交錯區(qū)車流運行方向不完全相同，車流互相交錯，操作復(fù)雜，因此交錯區(qū)車輛運行速度一般較低，車頭時距也較正常路段上稍大，通行能力減少而成為制約道路系統(tǒng)通行能力瓶頸。交錯運行特性

所謂交錯，系行駛方向大體相同而不完全一致兩股或多股車流，沿著一定長度路段，不借助與交通控制與指揮設(shè)備，自主進行合流而后又實現(xiàn)分流運行方式。10/10/202319第19頁4、高速馬路交錯區(qū)通行能力

交錯區(qū)長度

根據(jù)國外研究，以為從入口段三角端部寬0.6m處至出口三角端寬度3.6處之間一段距離。經(jīng)國內(nèi)外研究以為交錯區(qū)長度不應(yīng)不大于50m也不應(yīng)大于600m，太短則操作困難，速度減少太大，太長則費用太高，且進出口之間交錯運行與操作過度分散，急迫性不顯著，車流不具有交錯特點。（見圖）

10/10/202320第20頁交錯區(qū)類型（Ⅰ類交錯區(qū)示意圖）交錯區(qū)長度50～600m3.6m6m4、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202321第21頁交錯區(qū)類型（Ⅱ類交錯區(qū)示意圖）交錯區(qū)長度50～600m3.6m6m4、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202322第22頁交錯運行特性

交錯區(qū)車流運行關(guān)鍵在于車輛運行交錯操作，它影響到行駛車速，車頭時距以及行車安全等問題，交錯長度與交錯斷面車道數(shù)關(guān)系是交錯運行效率兩個主要參數(shù)，另一方面伴隨交錯流量增加，操作困難，速度大降，時距大增，會造成交錯區(qū)運行效率下降。4、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202323第23頁交錯流量比（VB）與交錯比（r）概念，見圖：

交錯區(qū)流量之和為：Q總=Q01+Q02+Qw1+Qw2交錯流量比：VB=(Qw1+Qw2)/Q總設(shè)：Qw1<Qw2，則：

交錯比：r=Qw1/Qw2Qw1Q01Qw2Q014、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202324第24頁通行能力計算交錯區(qū)通行能力和運行速度，同交錯區(qū)長度、車道數(shù)、交錯流量比，總交通量及交錯區(qū)車道構(gòu)造等原因有關(guān)，其計算公式為：式中：Cw—交錯區(qū)通行能力（pcu/h）；

C0—單條車道基本通行能力（pcu/h）；

rs—交錯區(qū)類型修正系數(shù)，其中：

Ⅰ類交錯區(qū)rs=0.95，Ⅱ類交錯區(qū)rs=0.95。4、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202325第25頁

rN

—交錯區(qū)內(nèi)車道數(shù)修正系數(shù)；對于2、3、4和5條車道交錯區(qū)，rN分布取1.8、2.6、3.4和4；

rL

—交錯區(qū)長度修正系數(shù)由下式計算：式中L為交錯長度。

rVR—交錯流量比修正系數(shù)，見P98表5-234、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202326第26頁服務(wù)水平

評價交錯區(qū)運行質(zhì)量原因有密度、流速和服務(wù)流率，但主要為行車密度和服務(wù)流率，按四級標準劃分列于下表中：服務(wù)水平等級密度（輛/車道公里）服務(wù)交通量/通行能力（V/C）一級80.35二級180.75三級260.90四級421.004、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202327第27頁概述

匝道是聯(lián)系不一樣高程上兩交叉線路、供兩線路車輛實現(xiàn)轉(zhuǎn)換方向連接道路，長度較短，一般有一種入口和一種出口，線形變化較大且常有縱坡和小半徑轉(zhuǎn)彎，通行能力較正常路段稍低。

4、高速馬路交錯區(qū)通行能力

10/10/202328第28頁正線正線正線正線匝道匝道匝道匝道匝道10/10/202329第29頁匝道匝道匝道匝道正線正線正線10/10/202330第30頁5、高速馬路匝道通行能力

匝道形式、類型與基本參數(shù)

匝道基本形式：右轉(zhuǎn)匝道與左轉(zhuǎn)匝道；匝道特殊形式：定向匝道和對角線匝道，單向單匝道和單向雙匝道，亦有采取雙向雙匝道形式?；緟?shù)：匝道車輛運行特性：有出入口車輛運行及在匝道上運行，包括分流運行、合流運行與交錯運行，亦有加速運行與減速運行，上坡、下坡，小曲線甚至反向曲線運行，匝道上車輛行駛情況比較復(fù)雜。匝道通行能力計算主要參數(shù)有：自由流速度FV、按匝道轉(zhuǎn)彎半徑計算行車速度FV0、大車混入率修正值CH。10/10/202331第31頁自由流速度

實際條件下，自由流速度FV可按下式計算：

FV0—按匝道轉(zhuǎn)彎半徑計算行車速度（km/h）；

FFVW—行車寬度修正系數(shù)（km/h）；FFVV—視距修正系數(shù)（km/h）；

FFVSL—縱坡修正系數(shù)（km/h）；

FFVS—分隔帶修正系數(shù)（km/h）；

FFVUD—駛?cè)氲缆沸拚禂?shù)（km/h）。5、高速馬路匝道通行能力

10/10/202332第32頁按匝道轉(zhuǎn)彎半徑計算行車速度FV0利用線性設(shè)計基本公式：

R—匝道最小曲率半徑（m）；

i—匝道最大超高橫坡度（%）；

μ—最大側(cè)向力系數(shù)，一般采取0.12。5、高速馬路匝道通行能力

10/10/202333第33頁大車混入率修正值CH大車混入率修正值算式：

P2、P3—大中型車及特大型車所占比重（％）；

E2、E3—大中型車與特大型車換算系數(shù)，見P101，換算辦法為：

Q—標準小汽車交通量；Q1—小汽車交通量；

Q2—大中型車交通量；Q1—特大型車交通量5、高速馬路匝道通行能力

10/10/202334第34頁匝道通行能力計算

匝道通行能力定義為在一定道路交通狀態(tài)、環(huán)境和良好氣候條件下，單位時間內(nèi)，匝道一條行車道上能夠通過最大車輛數(shù)以pcu/h計，一般影響通行能力原因很多，但就匝道而言，其長度較短絕大部分均為單向單車道，其影響主要原因為車道寬度和車輛組成，至于半徑、縱坡影響已在速度方面考慮。5、高速馬路匝道通行能力

10/10/202335第35頁匝道通行能力計算：

式中：C—匝道一條車道實際通行能力（輛/h）；

C0—基本通行能力（輛/h）；

CW—匝道斷面總寬度修正系數(shù)；

CH—大車混入率修正系數(shù)。各參數(shù)詳細值可查閱有關(guān)表格。

5、高速馬路匝道通行能力

10/10/202336第36頁匝道服務(wù)水平

服務(wù)水平評價原因很多，一般均選用對本設(shè)施影響最大幾項原因作為服務(wù)水平等級劃分指標，對匝道通行能力服務(wù)水平國內(nèi)均選用飽和度與車流密度作為基本根據(jù)，并劃分為下列四個等級服務(wù)等級：服務(wù)水平等級飽和度DS(Q/C)通行能力C0（輛/h）一<0.20對于特定匝道可查“不一樣速度、坡度下匝道基本通行能力C0值”并乘以飽和度即得二0.20－0.50三0.50－0.80四0.80－1.05、高速馬路匝道通行能力

10/10/202337第37頁6高速馬路與匝道連接處通行能力

概述

由于高速馬路與匝道連接處產(chǎn)生分流與合流運行，車輛進出匝道與高速馬路需要互相間協(xié)調(diào)配合，必然要影響運行車速和交通安全。而連接處為匝道主要組成部分，它通行能力決定了匝道和高速馬路進出口通行能力，是一種關(guān)鍵部位。一般稱匝道與高速馬路連接處通行能力，是高速馬路分、合流點處導(dǎo)引與疏通交通流能力，它關(guān)系到高速馬路外側(cè)車道與進出口正常運行。10/10/202338第38頁分、合流點車流運行特性

在分流點處，車輛分離運行，會影響到高速馬路上車流正常運行。車輛分流過程中，首先是轉(zhuǎn)移車道過程，在車輛分流區(qū)范圍內(nèi)，離開原車道車輛必須逐漸從內(nèi)側(cè)車道向外側(cè)車道移動。據(jù)大量觀測分析，隨距離分流點接近而轉(zhuǎn)換車道比重大大增加，由于分離運行對最右側(cè)車道正常交通流產(chǎn)生很大影響，故分流點交通運行必須考慮上游單向總交通量，與最右側(cè)車道交通流之間關(guān)系及互相影響。6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202339第39頁分、合流點車流運行特性

合流車輛絕大部分匯合于主線右側(cè)車道，故右側(cè)車道受影響最大，通過右側(cè)車道逐漸移換到速度較快中間或內(nèi)側(cè)車道，在合流區(qū)范圍內(nèi)，留在最右側(cè)車道車輛逐漸減少。6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202340第40頁分合流點通行能力有關(guān)原因分析：

根據(jù)國內(nèi)外理論分析與實際觀測主要有關(guān)原因為：匝道交通量Qr，駛?cè)朐训郎嫌沃髀穯蜗蚪煌?，主路單向最大交通量Qf，與相鄰上、下游匝道距離Du、Dd，相鄰上游、下游匝道交通量Qu、Qd，及匝道形式。一般分析計算連接處通行能力時，要分析三個關(guān)鍵交通量：匯合交通量Qm、分離交通量Qd、主線交通量Qf等原因。根據(jù)匝道形式，共有11種計算圖式。6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202341第41頁通行能力計算圖式四車道高速馬路單車道駛?cè)雸D式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202342第42頁通行能力計算圖式計算式：四車道高速馬路單車道駛?cè)朐训?，有或無加減速車道。僅用于上游610m內(nèi)無相鄰駛?cè)朐训?。使用范圍?360~3100veh/h

=50~1300veh/h

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202343第43頁四車道高速馬路單車道駛出圖式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202344第44頁四車道高速馬路單車道駛出圖式計算式：四車道高速馬路單車道駛出匝道，有或無加減速車道。僅用于上游980m內(nèi)無相鄰駛?cè)朐训?。使用范圍?360~3800veh/h=50~1400veh/h

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202345第45頁四車道高速馬路上游有相鄰單車道駛?cè)朐训礼側(cè)雴诬嚨缊D式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202346第46頁四車道高速馬路上游有相鄰單車道駛?cè)朐训礼側(cè)雴诬嚨缊D式

計算式：當Du≤120m或Vu≥900veh/h，計算成果不精確使用范圍：＝720~3300veh/h，＝90~1400veh/h＝90~900veh/h，＝120~610m6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202347第47頁四車道高速馬路上游有相鄰單車道駛?cè)朐训礼偝鰡诬嚨缊D式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202348第48頁四車道高速馬路上游有相鄰單車道駛?cè)朐训礼側(cè)雴诬嚨缊D式四車道高速馬路單車道駛出匝道其上游980m內(nèi)有相鄰駛?cè)朐训?，該駛出匝道有或無減速車道。使用范圍：＝65~3800veh/h，＝50~1450veh/h＝50~810veh/h，＝210~980m6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202349第49頁六車道高速馬路單車道駛?cè)雸D式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202350第50頁六車道高速馬路單車道駛?cè)雸D式計算式：上游有相鄰駛?cè)朐训懒嚨栏咚亳R路上單車道駛?cè)朐训溃谢驘o加速車道。使用范圍：＝1620~4900veh/h，＝90~1350veh/h＝90~1260veh/h，＝150~300m6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202351第51頁六車道高速馬路單車道駛出圖式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202352第52頁六車道高速馬路單車道駛出圖式計算式：六車道高速馬路單車道駛出匝道，上游有或無駛?cè)朐训?，該駛出匝道有或無減速車道。假如上游1700m內(nèi)無相鄰駛?cè)朐训朗褂?5.5Vu/Du＝2。使用范圍：＝1000~5600veh/h，＝20~1620veh/h＝45~1100veh/h，＝280~1700m6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202353第53頁六車道高速馬路雙車道駛出匝道圖式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202354第54頁六車道高速馬路雙車道駛出匝道圖式計算式：六車道高速馬路最少具有210m長減速車道雙車道駛?cè)朐训?。使用范圍：?900~5400veh/h，＝1000~2700veh/h匯合交通量Vm和分離交通量Vd計算式：

Vm＝V1+VrVd＝V1

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202355第55頁六車道高速馬路雙車道駛?cè)朐训缊D式

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202356第56頁六車道高速馬路雙車道駛?cè)朐训缊D式計算式：六車道高速馬路最少具有240m長減速車道雙車道駛?cè)朐训?。使用范圍：?40~2700veh/h，＝1000~2700veh/h

6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202357第57頁車道分布、車輛換算與服務(wù)水平分析車道分布與車輛換算大型車在最右側(cè)車道上交通量占單向車行道上總交通量百分率與主線單向交通量關(guān)系是計算最右側(cè)車道小客車當量交通量主要關(guān)系之一。公關(guān)組得出關(guān)系如圖所示。大中型與特大型車換算為小型車，大中型車折算系數(shù)為1.5，特大型車為3.0。由于特大型車比重較小，有時均以大中型車進行換算，換算系數(shù)仍為1.5。6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202358第58頁大型車在最右側(cè)車道上分布與主線單向交通總量關(guān)系如圖：6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202359第59頁服務(wù)水平分析分合流點服務(wù)水平主要根據(jù)Qm、Qd與Qf三個檢查點交通量大小來確定分、合流點服務(wù)水平。三個檢測點服務(wù)水平劃分標準見表5-34。6高速馬路與匝道連接處通行能力

10/10/202360第60頁7信號交叉口通行能力主要介紹《都市道路設(shè)計規(guī)范》推薦辦法：在交叉口信號燈控制采取如下規(guī)則時，采取該辦法進行通行能力計算：綠燈亮?xí)r，允許各流向車輛駛?cè)虢徊婵?。紅燈亮?xí)r，只允許右轉(zhuǎn)車輛沿右轉(zhuǎn)專用車道駛?cè)?，但不得影響橫向道路上直行車輛正常行駛。黃燈亮?xí)r，已越過停車線車輛繼續(xù)通過交叉口，沒越過停車線車輛應(yīng)在停車線背面等候綠燈。10/10/202361第61頁此辦法是指已知交叉口處車道使用要求、信號相位、周期及配時等情況下，以交叉口進口道處停車線作為基準面，凡是通過了停車線斷面車輛就被以為已通過了交叉口，據(jù)此計算每小時通過停車線斷面不一樣行駛方向車道上最大車輛數(shù)，以此作為該進口道通行能力。各車道設(shè)計通行能力之和即為進口道設(shè)計通行能力，各進口道設(shè)計通行能力之和即為交叉口設(shè)計通行能力。

7信號交叉口通行能力10/10/202362第62頁下面以十字形交叉口為例，介紹此計算辦法。①停車線斷面一條直行車道設(shè)計通行能力